CROL - ROBÓTICA AVANZADA CDE

CFIE DE PALENCIA

EMPEZAR

ROBÓTICA AVANZADA

Índice

01 Presentación

02 El curso

07 Webgrafía

03 Robots

04 Placas de arduino

06 Trabajo en el aula

05 Programación

08 Gracias

SECCIÓN 01

Presentación

"No enseño robótica.... Uso robots para enseñar"

damien kee

Roberto Ceinos Aguado

• Maestro de Educación Física reconvertido a Primaria
• Jefe de Estudios del C.E.I.P. Sofía Tartilán.
• Técnico especialista en informática de gestión (FPII)
• He dado formación en robótica para Educación Infantil y Primaria, herramientas office 365 y otras herramientas educativas.
• He recibido formación de robótica, IOT y programación.
• Participante en Proyectos de Innovación Educativa: Crea, Explora y Observa-Acción.

¿Quiénes sois vosotros?

SECCIÓN 02

EL CURSO

Qué vamos a trabajar

• La robótica en las aulas.
• Pensamiento computacional.
• Programación por bloques.
• Sistema Arduino.
• Aplicación de la robótica en el trabajo cooperativo dentro del aula.

LOMLOE

La robótica en el aula.

PROGRESIÓN

Debemos adaptarnos a nuestros alumnos

PENSAMIENTO

Paso a paso resolvemos problemas

Lenguajes sencillos y visuales

Trabajamos en equipo para superar retas y aprender motivados

TRABAJO COLABORATIVO

LOMLOE

Real Decreto

Área de Conocimiento del Medio Natural, Social y Cultural.

B. Tecnología y digitalización.

2. Proyectos de diseño y pensamiento computacional

Área de Matemáticas.

D. Sentido Algebráico

4. Pensamiento computacional

COMPETENCIA DIGITAL

CD5. Se inicia en el desarrollo de soluciones digitales sencillas y sostenibles (reutilización de materiales tecnológicos, programación informática por bloques, robótica educativa…) para resolver problemas concretos o retos propuestos de manera creativa, solicitando ayuda en caso necesario.

Proceso

Paso 1

Paso 2

Pequeños robot tipo Blue Bot, Mtiny

Kits de robótica tipo Lego WeDo. Inicio a la programación por bloques.

Inciación a la programació por bloques con Scratch

Paso 3

Programación por Bloques: Visualino, ArduinoBlocks, etc.

Paso 4

Es importante saber cual es el objetivo final y analizar los pasos que hay que ir dando, nos puede ayudar hacer un análisis del reto a resolver y proponer una solución gráfica antes de empezar a programar.

• La programación es secuencial por eso es necesario trabajar este tipo de pensamiento..
• Contribuye a desarrollar el pensamiento lógico-matemático.
• Nos ayuda a enseñar como razonar y como ejecutar tareas para obtener una solución
• Resolveremos pequeños problemas para dar una solución global.
• Exige una reflexión para realizar el algoritmo de programación.
• Aprendemos por ensayo-error.

Pensamiento computacional.

Programación por bloques

• No es necesario conecer lenguajes de programación, son lenguajes visuales e intuitivos.
• Son fáciles de utilzar y permiten la puesta en práctica facilmente.
• Podemos utilizarlos para trabajar otros contenidos.
• Es importante hacer una evolución progresiva para motivar al alumnos a través de retos superables.
• Puede ser intenteresante utilizar como idioma el inglés ya que los nombres de los bloques son similares a los que utilizan los lenguajes de programación por código.

Trabajo colaborativo

Aspectos a tener en cuenta:

"Además de ser una metodología muy apropiada para trabajar la robótica, puede que por la falta de materiales tengamos que hacer de la necesidad una virtud"

• En los grupos todos tienen que tener su función y estar claramente definida, podemos correr el riesgo de alumnos que se inhiban y que otros realicen todo el trabajo.
• Es un instrumento ideal para fomentar el debate y la aportación de ideas dentro del grupo, además de compartir los éxitos logrados en equipos.
• Podemos aprovechar el trabajo en equipo para exponer el trabajo realizado, desarrollando diferentes competencias.
• Seguro que sois capaces de añadir más bondades del trabajo colaborativo.

SECCIÓN 03

Robots educativos basados en Ardunio

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Además de las cajas de Lego WeDO y Minds Storm, en el CFIE existen estas posibilidades que podemos evaluar antes de decantarnos por una de ellas.

Posibilidades que tenemos en el CFIE

Braccio

Mio Robot 3

• Mio es un robot educativo STEAM. Un kit muy completo e ideal para enseñanza de robótica y programación en los colegios.
• Es un sistema similar a Make Block y Lego. Quizas uno de los más económicos en cuanto a las posibilidades que ofrece.
• Software de programación basado en Scratch y App móvil.

Mio Robot incorpora de serie un sensor de sonido, altavoz, matriz de LEDs, batería, 5 luces RGB y dos motores.

Muy sencillo de montar y de construcción robusta.

Se pueden añadir extensiones pero son más caras.

Posibilidades

• Realizar circuitos.
• Siguelíneas.
• Salvar obstáculos por ultrasonidos o por sensores ópticos.
• Utilizar sus led como códigos de colores.
• Medir distancias.
• Recibir y mandar mensajes.
• Utilizarlo como un robot teledirigido.
• Etc.

¿Cómo funciona?

• MiO Robot 3 tiene su propio software de programación, pero además es compatible con Scratch, Lego WeDo 2.O y Mbot.
• Es una programación por bloques. Podemos empezar a trabajar con este tipo de programación a partir de 2º internivel. No obstante se puede adelantar con niños/as que se han iniciado en la programación.
• También podemos utilizar su programación y manejarlo con un móvil.

Descargar

Información en la siguiente página:

http://miorobot.es/formacion/software-para-pc

Paso 1

Paso 2

Accedemos a la página web y allí buscamos en enlace de descarga.

Nos redirije a una descarga desde Drive.

Tenemos dos avisos de que no se puede comprobar la existencia de virus.

Paso 3

En esta pantalla pulsando sobre más información nos deja descargarlo.

Paso 4

Pasos para la instalación

Instalar

Vídeo

Pequeño resumen de piezas y su montaje. En los nuevos robot se añade una matriz led.

Video de funcionamiento y montaje

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SimpliBot

• Es un proyecto puesto en marcha por el CFIE de Palencia junto con Héctor Alonso (Técnico superior en telecomunicaciones).
• El objetivo es hacer la robótica y la programación accesible a los centros educativos a bajo coste.
• Es una robot fácil de usar, que se repara facilmente (con una impresora 3D) y bajo mantenimiento.
• Todo el es de código abierto (Open Source), el chásis, la placa y el software que utiliza.
• Los elementos hasta la fecha (ahora mismo esto está cambiando) son fáciles de adquirir y por muy poco dinero.

En el CROL de Castilla y León podemos encontrar los manuales y ejemplos de programación:

Manuales y ejemplos

Pulsador

Arduino Nano V3

Con puertos digitales y analógicos

Alimentación de 3 V y toma de tierra.

Carga por mini USB

Pines de alimentación

Pines analógicos y digitales.

Banco para insertar el Chip de Arduino.

Conexiones para sensor de infrarrojos y de ultrasonidos.

Posibilidades

• Realizar circuitos.
• Siguelíneas.
• Salvar obstáculos por ultrasonidos o por sensores ópticos.
• Utilizar sus led como códigos de colores.
• Medir distancias.
• Recibir y mandar mensajes.
• Utilizarlo como un robot teledirigido.
• Etc.

¿Cómo funciona?

• Para utilizar Simplibot necesitamos programar con el IDE de Arduino basado en C++.
• Como programar en este lenguaje no está al alcance de mucho de nosotros y menos aún de los alulmnos de primaria, podemos hacerlo a través de programación por bloques con Visualino o Arduino Blocks, por ejemplo. Más adelante veremos como hacerlo.

Braccio Arduino

• Su utilización requiere un conocimiento más avanzado de programación.
• Se programa a través del IDE de Arduino
• Se integra con otros modelos de Arduino para proyectos más grandes.
• Necesita mediciones y un control preciso de movimientos.

SECCIÓN 04

Placas que podemos utilizar en robótica

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Ardunino Uno

Arduino Nano V3

Arduino Mega

Nodemcu ESP8266

ESP32

Raspberry Pi

• Tiene un microcontrolador que podemos programar a través del puerto USB.
• Plataforma Hardware Open Source
• Placas con pines accesibles y etiquetados para montaje rápido y sencillo.

• Multitud de librerías y desarrollos de terceros.
• Funciona a 5V.
• Permite hacer uso del puerto serie a través de USB.

• NodeMCU es un nombre que recoge tanto un firmware Open Source y como a una placa de desarrollo basados en el ESP8266.
• Microcontrolador, stack TCP/IP hardware y módulo Wifi en un chip.
• Utilizado en origen para dar conectividad Wifi a otros sistemas.
• Considerablemente más potente que Arduino.
• Tensión de trabajo 3.3V.

Nodemcu ESP8266

• Microcontrolador más rápido.
• Arquitectura de 32 bits.
• Conexión total WiFi y BlueTooth.
• 512 k. de memoria RAM
• Tensión de trabajo 3.3V.
• Herramientas de programación en desarrollo.

ESP32

• Es un ordenador.
• Puertos USB y HDMI.
• Tarjeta MicroSD.
• Conexión total WiFi y BlueTooth.
  
• 40 puertos GPIO.
• Tensión de trabajo 5V. y 3 A.
• Hay que tener precaución con los montajes ya que podemos estropear el ordenador.

COMPARATIVA

Raspberry Pi 3 B+

SECCIÓN 05

PROGRAMACIÓN POR BLOQUES

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Visualino

Arduino Blocks

Dos Opciones... de varias

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Pasos a seguir

Paso 01

Descargar e instalar el IDE de Arduino.

Paso 02

Descargar e instalar Visualino

Paso 03

Configurar el controlador de Visualino según el chip de Arduino que utilicemos y el puerto serie al que esté conectado.

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+ info

Paso 1

Paso 2

Vamos a la web oficial de Arduino.

Si vamos a utilizar Simplibot podemos tener problemas, por lo que tendremos que utilizar la versión 1.6.5

Ejecutar la instalación

Paso 3

Descargar Visualino

Paso 4

Procesos

Descarga

Paso 1

Paso 2

Elegimos nuestro sistema operativo y descargamos la última versión.

Descomprimimos el archivo ZIP que hemos descargado.

Dentro de la carpeta ejecutamos el archivo:

Paso 3

Procesos

Para descargar visualino seguir este enlace:

Visualino

Instalación de Arduino Blocks

2º

Registrarse, es mejor hacerlo con una cuenta de gmail. Luego hay que confirmar el correo.

4º

3º

1º

Acceder a la página web de Arduino Blocks

• Es un editor On Line.
• Basado en bloques.
• Soporta placas Arduino, Nodemcu y ESP32
• Válido para multitud de periféricos.
• Soporte para IoT (Internet de las cosas)

Descargar Arduino Blocks conector, está en la pagina de Arduino Blocks en la pestaña de recursos.

Ejecutar Arduino Blocks Connector

Accedemos a la página web a través de este enlace:

Arduino Blocks

• Es un programa Windows que tiene que estar en ejecución para poder comunicar la placa con el ordenador. Si no se está ejecutando no podremos programar la placa.

Nos daremos cuenta porque no podemos seleccionar el puerto en el que está conectada nuestra placa.

Entorno de Arduino Blocks

Podemos buscar proyectos ya realizados por otras personas.

​Estos son los proyectos que hemos realizado nosotros.

También podemos ver los proyectos que hemos creado como profesor o como alumno.

Seleccionamos los proyectos creados, proyectos que queramos importar o nuevos proyectos.

En este apartado podemos encontrar el programa de Arduino Blocks connector, manuales y librerías.

Creación de un proyecto nuevo

Programación por Bloques:

• Bloque Inicializar (setup):
• Se ejecuta sólo la primera vez que ponemos en marcha el programa.
• Se utiliza para inicializar variables. e instrucciones que hay que dar al inicio.
• Bloque Bucle (loop)
  
• Se ejecuta indefinicadamente en bucle cuando el programa llega al final.

Programación por Bloques:

• Leer digital
• Lee el estado de un pin.
• Devuelve valor lógico:
• ON o Verdadero si se detecta nivel alto.
• OFF o Falso para nivel bajo.
• Escribir digital
• Asigna un estado a un pin de salida:
• ON: Nivel alto.
• OFF: Nivel bajo.

• Escribir analógica
  

• No es una salida analógica, sino una onda PWM
• Arduino: Sólo en las patillas marcadas con ~ (3, 5, 6, 9, 10, 11)
• Mapear ciclo de trabajo con entero de 8 bits (0 – 0%, 255 – 100%)
• NodeMCU:Cualquier pin excepto DO.
• Mapear con entero de 10 bits (0 – 0%, 1023 – 100%)

• Leer analógica
  
• Pines (A0-A5 en Arduino UNO).
• NodeMCU una sola entrada A0 de 10 bits de O a 1V.
• Devuelve un valor entre 0 y 1023.

Programación por Bloques:

• Esperar
• El tiempo está en milisegundos, por lo que si queremos un segundo habrá que inciar 1000.
• No realiza ninguna acción mientras espera.
  
• Ejecutar cada.
  
• • No detiene el programa
• Válida para tareas en segundo plano (MQTT). Es la opción a utilizar si queremos controlar el programa On Line.
• Repetir:
• Ejecuta una proceso un número determinado de veces.

Programación por Bloques:

• Se inicia pulsando sobre >_Consola
• Pulsamos sobre conectar y conseguimos una comunicación bidireccional desde el PC mediante la consola sere.

• Misma velocidad en la consola serie que en el programa (9600 baudios).
• Normalmente en lo indicamos en Inicio (setup()).
  
• Funciones para enviar datos hacia el destino:
  
• Cadenas (con o sin salto de línea).
• Recibir datos.
• Comprobar si hay datos recibidos.
• Recibir como texto o como byte.
• Función para convertir texto recibido a número.

Programación por Bloques: Funciones y variables.

• Nos permite guardar un valor y recuperarlo cuando lo necesitemos.
• Se suele definir su valor al inicio del programa para tener controlado su valor.

• Cuando tenemos que utilizar varias veces el mismo proceso, podemos crear una función que cada vez que la llamemos haga el proceso que tiene asociado.
• Favorece que el programa esté más organizado.

SECCIÓN 06

TRABAJO EN EL AULA

PT/AL

Investigación

Autómatas

Juegos

Proyectos de Centro

PROPUESTAS DE TRABAJO

Los especialistas de PT y AL, llevan a cabo experiencias innovadoras con los robots:

• Trabajo con el grupo de altas capacidades para la resolución de retos.
• Proyectos en pequeño grupo de investigación y realización de una máquina relacionada con el proyecto.
• Premio semanal con determinados alumnos.

Relacionado con el currículo, sobre todo con el de ciencias, podemos plantear un tema de investigación.

Podemos dividir la clase en grupos de trabajo en los que unos investiguen sobre el tema y realicen una presentación.

Otros pueden trabajar en un robot que de respuesta o que ayude a comprender lo que se está planteando.

Es muy importante el trabajo de investigación, reflexión, acción y exposición de los resultados.

Podemos diseñar y programar elementos que interfieran en el aula:

• Semáforo que funcione según el nivel de ruido.
• Sensores para indicarnos si es necesario tener las luces encendidas o no.
• Registros de temperatura, humedad y presión.
• Etc.

Competiciones varias:

• Velocidad.
• Esquivar objetos.
• Batallas.
• Programación y diseño libres.
• Etc.

Huerto digital.

Compostador autónoma.

Utilización de espacios según su ocupación.

Etc.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

07 Energía asequible y no contaminante

09 Industria innovación e infraestructura

12 Producción y consumo responsables

Propuesta de trabajo

15 Vida de ecosistemas terrestres

• Hay que tener claros los pasos que tenemos que dar, es decir, que es lo primero que hay que hacer, durante cuanto tiempo, que condiciones cambian la acción, etc.
• No podemos dar nada por supuesto, es decir, si a nuestro robot le mandamos que se mueva, no va a dejar de hacerlo hasta que le llegue una instrucción que diga lo contrario.
• Tenemos que diferenciar entre elementos de "lectura", leer información, y de "escritura", ejecutar una acción

A la hora de programar tenemos que tener en cuenta una serie de aspectos previos:

Aspectos previos

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+ info

Elementos de lectura

Elementos de escritura

Bloques de escritura

Sensor de infrarojos (Blanco y negro) de Lego WeDo.

Sensor de inclinación de Lego WeDo.

Sensor de colores de Lego Spike

Hub con sensor de inclinación de Lego Spike

Sonda de humedad capacitiva.

Sensor de temperatura, presión y altura.

Sensor de luz

Sensor de presencia

Sensor de ultrasonidos

Pantalla led

Servo

Bombas de agua

Motor de Lego WeDo

Motor de Lego Spike

Panel de colores de Lego Spike

Teclado

Monitor

Aplicación en el aula

Trabajo con Lego

Lego Spike es el sustituto de Lego WeDo. Evidentemente han mejorado el producto y presenta las siguientes novedades:

• Diferente plataforma de programación, permite programar por Bloques de icono y Bloques de palabra. Incluye extensiones muy interesantes.
• Incluye dos motores.
• Sustituyen el sensor de infrarrojos por un sensor de colores.
• Matriz led 3 x 3 de colores.
• Sensor de inclinación integrado en el Hub.
• Mejor distribución de las piezas en las bandejas, más piezas y juego de piezas de respuesto.
• Nuevas unidades de aprendizaje y más ámplias.
• Compatible con Spike Prime.

Limitaciones que mantiene:

• Solo tiene dos puertos de conexiones.
• La aplicación no es compatible con WeDo.
• Scratch todavía no es compatible.
• El precio

Evolución de un proyecto

Robot básico

Sensores

Sensor de color con Spike

Sensor de color con Spike

Gráfico de barras con Spike

Previsión del tiempo con Spike

Ángulos con Spike

Sensor de distancia

Sensor de distancia y variables

Milo mueve al gato

El gato para a Milo

Lego maneja el submarinista

Manejo de robots cooperativo

Manejo de robots con teclado

Robot con movimiento autónomo

Spike con movimiento autónomo

Mando a distancia

Sigue líneas con infrarrojos

Lego Spike Prime

• 523 elementos LEGO System y Technic de diferentes formas y medidas. Incluye nuevos elementos.
• Hub Gran Technic programable multipuerto con 6 puertos de entrada/salida, Matriz de luz 5x5, Giroscopio de 6 ejes, Altavoz, Batería recargable y conectividad bluetooth.
  
• 1 Motor Angular Grande Technic
• 2 Motor Angular Mediano Technic
• 1 Sensor de Distancia Technic
• 1 Sensor de Color Technic
• 1 Sensor de Fuerza Technic
• 2 Ruedas: El set incorpora dos nuevas ruedas que reducen la fricción y mejoran la precisión.
• Permite programación en Python.

Vídeo

Vemos como con una placa NodeMcu obtenemos valores de termperatura y humedad en directo conectada al puerto serie del ordenador

Medición de temperatura y humedad

WiFI

Vídeo

Vemos como con una placa Arduino Uno controlamos la apertura de un motor según el valor que introducimos por el teclado.

Control de la apertura de un motor.

Bibliografía y Webgrafía

• https://robotopia.es/kits-educativos/9-mio-robot.html
• http://miorobot.es/formacion/software-para-pc

Mío Robot 3

Simplibot

Arduino

Nodemcu 8266Esp

• ALONSO DEL BOSQUE, H. Curso "Robótica en primaria. Programación por bloques, nivel medio.

• ALONSO DEL BOSQUE, H. Curso "Programación de Arduino en secundaria. Nivel medio.
• https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/curso-de-arduino/
• https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/09/08/programacion-visual-con-visualino/

• PIZARRO PELÁEZ, J.I. Curso "Iniciación al internet de las cosas"
• PIZARRO PELÁEZ, J.I., Curso "Implicación de las TIC para el desarrollo de los ODS"

Bibliografía y Webgrafía

• https://education.lego.com/en-us/downloads/wedo-2/software
• LEGO® Educatatión WeDo 2.0 – Introducción. 2017. Lego Group.
• LEGO® Educatatión WeDo 2.0 – Guía del Profesor. 2017. Lego Group.
• LEGO® Educatatión WeDo 2.0 – Caja de herramientas. 2017. Lego Group.
• LEGO® Educatatión WeDo 2.0 – Paquete Educativo. 2017. Lego Group.

Lego WeDo

Lego Spike

• https://spike.legoeducation.com/

Lego Spike

¡Muchas gracias!

Roberto Ceinos Aguado

• facebook.com/roceinos

rceinos@educa.jcyl.es

654 177 066